中电科思仪硅铝合金电镀金

硅铝合金电镀金工艺

李华军（中电科思仪科技股份有限公司，山东青岛）

作者简介：李华军（–），男，山东青岛人，本科学历，工程师，从事表面处理研究。

论文编号：

发表期数：年第9期（五月上）

文章全文

金属封装壳体作为微波组件的重要组成部分，起着机械支撑、散热、信号传输、保护芯片和基板等重要作用。封装壳体材料需要与组件内部基板的热膨胀系数(CTE)匹配，并且要满足组件的散热要求。电子封装用硅铝合金密度低，热膨胀系数与微波组件内部的芯片、基板相匹配，散热性能优良，机加工性能好，非常适合当前微波组件的发展需求，在电子封装领域具有巨大的应用潜力[1]。然而硅铝合金表面可焊接性能差，为满足其表面的焊接性能，需要电镀一层结合力优良、可焊性好的金。由于硅铝合金的硅含量为11%~70%，而硅的化学性质稳定，导致镀层的生长性差，同时铝的电极电位低，容易发生置换反应，极易亲氧，易形成氧化膜，而且铝作为两性金属易被酸碱过腐蚀，因此硅铝合金的电镀难度高，容易起皮[2]。

本文介绍了一种硅铝合金电镀工艺，经过适当的前处理后，在50%Si–Al合金表面可获得满足后续结合力及可焊性要求的镀金层。

1电镀过程

电镀工艺流程：喷砂→除油→碱蚀→水洗→酸蚀→水洗→沉锌→水洗→出光→水洗→沉锌→水洗→化学镀镍→水洗→电镀金。

1.1除油

采用市售TOPCLEAN除油剂，质量浓度为30~60g/L，除油时间3~5min。

1.2碱蚀

采用市售Uniclean弱腐蚀剂，质量浓度为30~40g/L，腐蚀时间5~15s。

1.3酸蚀

硝酸(85%)~mL/L，酸性蚀铝剂G~mL/L，氢氟酸1~5mL/L，浸渍时间1~5min。

1.4沉锌

TribonC-~mL/L，TribonA-38~12mL/L，浸渍时间15~s。

1.5出光

硝酸(85%)mL/L，浸渍时间5~30s。

1.6化学镀镍

NichemA70mL/L，NichemBmL/L，pH4.6~5.1，温度86°C，施镀时间40min。

1.7电镀金

金离子3~6g/L，AurolyteCN建浴剂(安美特)mL/L，AurolyteCN补充剂(安美特)45mL/L，pH5.5~6.5，温度25°C，施镀时间18min。

2电镀效果

2.1喷砂处理对硅铝合金电镀层质量的影响

硅铝合金经粉末冶金加工成型和机械加工处理后表面疏松，同时存在很多微孔(如图1所示)，在电镀前处理过程中容易残留溶液而导致镀层起皮，结合力差。使用目的玻璃珠在0.15~0.35MPa的喷砂压力和保持喷枪与零件的夹角为30°~45°的情况下对硅铝合金进行喷砂处理。如图2所示，经喷砂处理后硅铝合金基体能够与电镀层互相咬合，两者之间的结合力得以增强。另外，喷砂能提高硅铝合金表面的致密度，减少前处理溶液的残留，从而避免电镀层鼓泡、起皮。

2.2酸蚀对硅铝合金电镀层结合力的影响

铝是双性金属，在除油、碱蚀时硅铝合金中的铝会被溶解，造成硅铝合金表面硅的含量提高，而硅不导电且化学性质稳定，会影响电镀层的生长，造成镀层结合力不良。普通的铝合金酸蚀溶液主要为清除铝合金中的铁、铜等金属杂质，但是对硅铝合金中的硅无清除作用，易导致电镀层起皮(如图3所示)。在酸蚀溶液中加入氢氟酸(氟为非环保化学材料，需做好相应的无害化处置工作)，通过氢氟酸的腐蚀作用将硅清除，有利于后续沉锌，提高硅铝合金基体与电镀层的结合力。

2.3效果验证

使用FISCHERXAN测厚仪测得经上述工艺流程电镀后的硅铝合金表面镍、金镀层的厚度分别为8μm和1μm。如图4所示，电镀金层表面致密，无微孔等缺陷。

按照SJ–《金属镀覆层附着强度试验方法》，将试验件放入°C的烘箱中保温30min，然后放入常温的水中骤冷，电镀层未起皮，说明其结合力优良。

将焊料放置在镀后的硅铝合金基板上，加热台温度控制在°C，加热时间30s，观察焊料在基板镀金层上的铺展情况。如图5所示，焊料能在电镀金层表面铺展，并且致密、无漏点，说明电镀层的焊接性能满足后续共晶焊的要求。

3结语

本文提出的电镀工艺稳定，获得的电镀金层致密、结合力优良，且满足后续焊接的要求。目前该工艺已经应用于生产，日产能为40dm2，产品合格率为96%。

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